निवेश कास्टिंग में उपयोग किए जाने वाले एल्यूमीनियम धातु

एल्यूमीनियम निवेश कास्टिंग में सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली धातुओं में से एक है। निवेश कास्टिंग (लॉस्ट वैक्स कास्टिंग) में, एल्यूमीनियम और इसके मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव, इलेक्ट्रॉनिक्स और उपभोक्ता उत्पादों में उनके हल्के वजन, उच्च तापीय चालकता, संक्षारण प्रतिरोध और अच्छी कास्टेबिलिटी के कारण उपयोग किया जाता है।

निम्नलिखित निवेश कास्टिंग, सामान्य मिश्र धातुओं, प्रक्रिया बिंदुओं और अनुप्रयोग मामलों में एल्यूमीनियम धातु की प्रमुख विशेषताओं पर सुजिन का एक विस्तृत विश्लेषण है:

I. निवेश कास्टिंग में एल्यूमीनियम धातु के लाभ

लाइटवेट: एल्यूमीनियम मेटल में कम घनत्व (लगभग 2.7 ग्राम\/सेमी,) होता है, जो हल्के भागों (जैसे विमानन संरचनात्मक भागों, ऑटोमोबाइल इंजन भागों) के निर्माण के लिए उपयुक्त है।

उच्च तापीय चालकता और विद्युत चालकता का उपयोग परिदृश्यों जैसे रेडिएटर्स और इलेक्ट्रॉनिक हाउसिंग जैसे परिदृश्यों में किया जाता है, जिन्हें तेजी से गर्मी चालन की आवश्यकता होती है।

एल्यूमीनियम की सतह एक घनी ऑक्साइड फिल्म (Al₂o,) बनाने के लिए आसान है, जिसमें वायुमंडलीय और रासायनिक संक्षारण के लिए अच्छा प्रतिरोध होता है।

अच्छी तरलता, मध्यम संकोचन (6-8%के बारे में), और अच्छा कास्टिंग प्रदर्शन जटिल पतली-दीवार वाले भागों मोल्डिंग के लिए उपयुक्त हैं।

स्क्रैप एल्यूमीनियम को 100% पुनर्नवीनीकरण और पुन: उपयोग किया जा सकता है, स्थायी विकास की जरूरतों के अनुरूप।

Ii। निवेश कास्टिंग के लिए आम एल्यूमीनियम मिश्र धातु

एल्यूमीनियम-सिलिकॉन सिस्टम (AL-SI): सर्वश्रेष्ठ तरलता, कम संकोचन (जैसे A356, A357)।

एल्यूमीनियम-कॉपर सिस्टम (AL-CU): उच्च शक्ति, लेकिन खराब कास्टेबिलिटी (जैसे कि 2 0 1। 0, 204.0)।

एल्यूमीनियम-मैग्नेसियम सिस्टम (अल-एमजी): मजबूत संक्षारण प्रतिरोध (जैसे कि 514। 0, 52 0। 0)।

एल्यूमीनियम-ज़िनक सिस्टम (AL-ZN): प्राकृतिक उम्र बढ़ने सख्त (जैसे 713। 0)।

Iii। एल्यूमीनियम निवेश कास्टिंग प्रक्रिया के प्रमुख बिंदु

पिघलना और डालना

तापमान नियंत्रण: एल्यूमीनियम तरल का तापमान आमतौर पर 680-750 ओवरहीटिंग और ऑक्सीकरण समावेशन से बचने के लिए डिग्री है।

उपचार को कम करना: आर्गन का परिचय दें या हाइड्रोजन छिद्रों को कम करने के लिए एक रोटरी डिगैसर का उपयोग करें (एल्यूमीनियम तरल हाइड्रोजन को अवशोषित करना आसान है)।

पोरिंग स्पीड: ऑक्साइड फिल्म के टूटने के जोखिम को कम करने के लिए तेजी से भरने की आवश्यकता होती है।

मोल्ड और शेल डिजाइन

शेल सामग्री: सिलिका सोल या एल्यूमिनोसिलिकेट सिरेमिक घोल, अच्छा उच्च तापमान स्थिरता (सिंटरिंग तापमान 900-1100 डिग्री)।

शेल मोटाई: जटिल भागों को शक्ति और पारगम्यता के बीच संतुलन सुनिश्चित करने के लिए बहु-परत कोटिंग (5-8 परतें) की आवश्यकता होती है।

प्रोसेसिंग के बाद

हीट ट्रीटमेंट: टी 6 ट्रीटमेंट (सॉलिड सॉल्यूशन + आर्टिफिशियल एजिंग) में काफी सुधार होता है (जैसे कि 357- T6 ताकत 345 MPa तक)।

भूतल उपचार: पहनने के प्रतिरोध और सौंदर्यशास्त्र को बढ़ाने के लिए एनोडाइजिंग, सैंडब्लास्टिंग या इलेक्ट्रोप्लेटिंग।

Iv। एल्यूमीनियम निवेश कास्टिंग के लिए चुनौतियां और समाधान

1। ऑक्सीकरण समावेशन (al₂o₃ दोष)
गलाने और डालने की प्रक्रिया के दौरान, एल्यूमीनियम तरल आसानी से ऑक्सीजन के साथ एक एल्यूमीनियम ऑक्साइड फिल्म (Al₂o₃) बनाने के लिए प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप कास्टिंग के अंदर समावेश होता है, यांत्रिक गुणों और सतह की गुणवत्ता को कम करता है। अक्रिय गैस संरक्षण इसका समाधान है। गलाने के दौरान, आर्गन या नाइट्रोजन को एल्यूमीनियम तरल की सतह को कवर करने के लिए पेश किया जाता है (जैसे कि एक रोटरी डिगैसर + एआर मिश्रित गैस का उपयोग करके)। वैक्यूम डालने वाली तकनीक का उपयोग करें (वैक्यूम डिग्री)<10⁻² mbar) to completely isolate oxygen (such as aerospace precision castings). Add a NaCl-KCl composite flux layer to absorb oxides and form a protective barrier. Use a bottom pouring gate or a serpentine runner to reduce aluminum liquid turbulence (the probability of oxide film rupture is reduced by 50%).

2। संकोचन और संकोचन (ठोसकरण संकोचन दोष)
एल्यूमीनियम मिश्र धातु की ठोसकरण संकोचन दर अपेक्षाकृत अधिक है (6-8%), और मोटे और बड़े क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रों में अपर्याप्त संकोचन मुआवजे के कारण आंतरिक voids के लिए प्रवण होता है। राइजर की स्थिति को सिमुलेशन सॉफ्टवेयर (Procast\/Magmasoft) के माध्यम से अनुकूलित किया जा सकता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि मोटी दीवार क्षेत्र पिछले ठोस है। स्थानीय शीतलन में तेजी लाने के लिए गर्म क्षेत्र में ग्रेफाइट ठंडा लोहा रखें (संकोचन की मात्रा 40%कम हो जाती है)। शेल के अंदर जिरकोनियम ऑक्साइड ठंडा कोटिंग स्प्रे करें (शीतलन दर 2-3 बार बार बढ़ जाती है)। अनाज को परिष्कृत करने के लिए ट्रेस स्ट्रोंटियम (एसआर) या टाइटेनियम (टीआई) जोड़ें (जैसे कि 356+0। 02% एसआर, संकोचन दर 30% तक कम हो जाती है)।

3। थर्मल दरारें (जमना तनाव दरार)
दीवार की मोटाई में अंतर के कारण जटिल कास्टिंग असमान रूप से ठंडी हो जाती है, और आंतरिक तनाव सामग्री की तन्य शक्ति से अधिक है। सुजिन का समाधान कम-तनाव मिश्र धातुओं का चयन करना और अल-सी मिश्र धातुओं (जैसे A357) का उपयोग करना है। 7% की एक सिलिकॉन सामग्री दरार प्रतिरोध में सुधार कर सकती है। शीतलन ढाल को कम करने के लिए शेल प्रीहीटिंग तापमान 200 डिग्री से 450 डिग्री तक बढ़ जाता है (दरार दर 60%तक कम हो जाती है)। तनाव एकाग्रता से बचने के लिए संरचना, गोल कोने के डिजाइन (3 मिमी से अधिक या बराबर या बराबर आर) का अनुकूलन करें, और पतले-मोटी संक्रमण क्षेत्र की ढलान 15 डिग्री से कम या बराबर है। कास्टिंग को खोलने के बाद, अवशिष्ट तनाव को छोड़ने के लिए 20-50 हर्ट्ज यांत्रिक कंपन लागू करें (दरार जोखिम 70%तक कम हो जाता है)।

4। सतह खुरदरापन और आयामी सटीकता
The inner surface defects of the ceramic shell (such as slurry bubbles) are transmitted to the casting, affecting the accuracy (Ra>6.3μm)। Suijin नैनो-स्केल सिलिका सोल (कण आकार (कण आकार<50nm) slurry, and the shell surface finish Ra<1.6μm. Using 3D printed ceramic shells (such as ExOne S-Max Flex), the resolution reaches 140μm and the dimensional error is ±0.1mm. Electrolytic polishing of castings (voltage 12V, time 5min), Ra can be reduced from 6.3μm to 0.8μm.

5। जटिल पतली दीवारों वाली संरचनाएं बनाना मुश्किल हैं
हालांकि एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में अच्छी तरलता है, वे दीवार की मोटाई होने पर अधूरे भरने या ठंड बंद होने के लिए प्रवण हैं<1mm. Low-pressure/vacuum assisted pouring is required, and the pressure is controlled at 0.5-1.2 bar, and the filling speed is increased by 30% (suitable for thin-walled parts of drone frames). Optimize the permeability of the shell, add 30% mullite fiber to the ceramic slurry, and the permeability is increased from 15 cm³/(min·cm²) to 45 cm³/(min·cm²). Ultra-fine treatment of alloys, so that electromagnetic stirring + ultrasonic vibration can jointly refine the grains (grain size is reduced from 200μm to 50μm), and the fluidity is increased by 25%.

वी। भविष्य के रुझान

उच्च शक्ति वाले हल्के मिश्र धातुओं का विकास
पहनने के प्रतिरोध और उच्च तापमान प्रदर्शन में सुधार के लिए नैनो-संवर्धित एल्यूमीनियम-आधारित समग्र सामग्री (जैसे अल-एसआईसी)।
अंकीय प्रक्रिया अनुकूलन
एआई-आधारित कास्टिंग सिमुलेशन संकोचन की भविष्यवाणी करता है और स्वचालित रूप से कास्टिंग सिस्टम का अनुकूलन करता है।
ग्रीन कास्टिंग टेक्नोलॉजी
बायो-आधारित बाइंडर के साथ सिरेमिक शेल मोल्ड रोस्टिंग से कार्बन उत्सर्जन को कम करता है।

एल्यूमीनियम धातु अपने हल्के, उच्च तापीय चालकता और उत्कृष्ट कास्टिंग प्रदर्शन के कारण निवेश कास्टिंग में उच्च अंत विनिर्माण के लिए एक मुख्य सामग्री बन गई है। मिश्र धातु अनुकूलन (जैसे कि ALSI10MG), प्रोसेस इनोवेशन (वैक्यूम कास्टिंग) और पोस्ट-प्रोसेसिंग स्ट्रॉन्गिंग (T6 हीट ट्रीटमेंट) के माध्यम से, एल्यूमीनियम कास्टिंग एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव और अन्य क्षेत्रों की कठोर आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है। भविष्य में, नई सामग्रियों और डिजिटल प्रौद्योगिकियों के एकीकरण के साथ, एल्यूमीनियम निवेश कास्टिंग दक्षता और स्थिरता में और सुधार करेगी।